Dunia kita saat ini prihatin dengan pencemaran lingkungan. Dan ini bisa dimengerti - komposisi udara yang kita hirup dan makanan yang kita makan sudah lama tidak lagi ramah lingkungan. Sejak uji coba pertama senjata nuklir (1945), planet kita telah tercemar dengan berbagai radionuklida dengan sifat antropogenik. Dan salah satunya adalah cesium-137. Waktu paruhnya sangat besar, dan efeknya pada tubuh manusia beragam. Kami akan membicarakan ini dan banyak lagi di artikel ini.
Salah satu dari banyak
Cesium dalam tabel periodik Dmitry Mendeleev termasuk dalam subkelompok utama dari kelompok pertama periode keenam dan memiliki nomor atom 55. Simbol kimia dari unsur tersebut adalah Cs (Caesium), dan mendapatkan namanya karena dengan adanya dua garis biru dalam spektrum intensitas relatif radiasi elektromagnetik (darikata Latin caesius, yang berarti "biru langit").
Sebagai zat sederhana, cesium adalah logam lunak berwarna kuning keperakan dengan ciri basa yang jelas.
Unsur ini ditemukan pada tahun 1860 oleh dua ilmuwan Jerman R. Bunsen dan G. Kirchhoff. Mereka menggunakan metode analisis spektral, dan cesium adalah elemen pertama yang dideteksi dengan cara ini.
Banyak wajah cesium
Di alam, cesium terjadi secara eksklusif sebagai isotop stabil Cs-133. Tetapi fisika modern mengetahui 39 radionuklida yang dibuat secara artifisial (isotop radioaktif).
Ingatlah bahwa isotop adalah varietas atom dari suatu unsur dengan jumlah neutron yang berbeda dalam intinya.
Isotop Cs-135 hidup paling lama (hingga 2,3 juta tahun), yang kedua dalam hal waktu paruh adalah sesium-137. Ini adalah yang terakhir yang bertanggung jawab atas polusi radiasi planet kita. Waktu paruh sesium-137 dalam detik adalah 952066726, yaitu 30,17 tahun.
Isotop ini terbentuk selama peluruhan inti dalam reaktor nuklir, serta selama pengujian senjata dengan hulu ledak nuklir.
Radionuklida tidak stabil
Sebagai hasil dari waktu paruh cesium-137, ia melewati tahap peluruhan beta dan berubah menjadi barium-137m yang tidak stabil, dan kemudian menjadi barium-137 yang stabil. Ini melepaskan radiasi gamma.
Waktu paruh penuh cesium-137 adalah 30 tahun, dan menjadi barium-137m meluruh dalam 2,55 menit. Energi total dari proses ini adalah1175,63 ± 0,17 keV.
Rumus yang menjelaskan waktu paruh sesium-137 adalah kompleks dan merupakan bagian dari peluruhan uranium.
Sifat fisika dan kimia
Kami telah menulis tentang sifat fisik isotop dan fitur peluruhannya. Dari segi sifat kimia, unsur ini dekat dengan rubidium dan kalium.
Semua isotop (termasuk cesium-137 dengan waktu paruh 30,17 tahun) diserap sempurna dengan cara apa pun saat memasuki organisme hidup.
Pemasok utama radionuklida biosfer
Sumber cesium-137 nuklida radioaktif biosfer dengan waktu paruh lebih dari 30 tahun adalah tenaga nuklir.
Statistiknya tiada henti. Menurut data tahun 2000, sekitar 22,2 × 1019 Bq cesium-137, yang waktu paruhnya lebih dari 30 tahun, dipancarkan ke atmosfer oleh semua reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir dunia.
Bukan hanya atmosfer yang tercemar. Dari kapal tanker dan kapal pemecah es dengan pembangkit listrik tenaga nuklir, dari kapal selam nuklir, radionuklida ini memasuki lautan setiap tahun. Jadi, menurut para ahli, selama pengoperasian satu reaktor bawah laut, sekitar 24 x 1014 Bq akan masuk ke laut dalam satu tahun. Mengingat waktu paruh cesium-137, ia menjadi sumber pencemaran lingkungan jangka panjang yang berbahaya.
Ledakan paling terkenal
Sebelum kita beralih ke efek radionuklida cesium pada tubuh manusia, kita ingat beberapa bencana besar,disertai dengan emisi elemen ini ke biosfer.
Hanya sedikit orang yang tahu, tetapi pada tahun 1971, di wilayah Ivanovo (desa Galkino), pekerjaan dilakukan untuk menyelidiki lebih dalam kerak planet kita. Ini adalah ledakan nuklir bawah tanah, setelah salah satunya air mancur lumpur keluar dari satu sumur. Dan hari ini, di lokasi kerja ini, radiasi 3 miliroentgen per jam direkam, dan radionuklida strontium-90 dan cesium-137 masih muncul ke permukaan bumi.
Semua orang tahu tentang bencana Chernobyl pada tahun 1986. Namun tidak semua orang mengetahui bahwa pada saat itu sekitar 1850 PBq unsur radioaktif memasuki atmosfer. Dan 270 PBq di antaranya adalah cesium-137.
Pada tahun 2011, ketika kecelakaan terjadi di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima Jepang, 15 PBq cesium-137 dengan waktu paruh 30 tahun memasuki Samudra Pasifik.
Apa yang terjadi selanjutnya
Dengan kejatuhan dan limbah radioaktif, cesium-137 memasuki tanah, dari mana ia memasuki tanaman, yang memiliki koefisien penyerapan 100%. Pada saat yang sama, hingga 60% nuklida terakumulasi di bagian atas tanah organisme tanaman. Pada saat yang sama, di tanah yang miskin kalium, efek akumulasi sesium-137 meningkat tajam.
Koefisien akumulasi tertinggi dari nuklida ini terdapat pada alga air tawar, lumut kerak dan organisme tumbuhan di zona Arktik. Di dalam tubuh hewan, radionuklida ini terakumulasi di otot dan hati.
Konsentrasi tertinggi terlihat pada rusa kutub dan unggas air di pesisir Kutub Utara.
Akumulasi cesium dan jamur. Terutama jamur minyak, jamur Polandia, jamur lumut, dan babi sepanjang waktu paruh.
Sifat biologis cesium-137
Cesium alami adalah salah satu elemen jejak tubuh hewan. Dalam tubuh kita, cesium terkandung dalam jumlah 0,0002-0,06 mikron per 1 gram jaringan lunak.
Radionuklida cesium, sebagaimana telah disebutkan, termasuk dalam siklus zat di biosfer dan bergerak bebas di sepanjang rantai trofik biologis.
Setelah kontak oral dengan tubuh manusia di saluran pencernaan, 100% penyerapan nuklida ini terjadi. Namun, kecepatan proses ini berbeda di departemen yang berbeda. Jadi, satu jam setelah memasuki tubuh, hingga 7% cesium-137 diserap di perut manusia, hingga 77% di duodenum, jejunum dan ileum, hingga 13% di sekum, dan di bagian terakhir dari usus (usus besar melintang) - hingga 40%.
Bagian cesium-137 yang masuk melalui saluran pernapasan adalah 25% dari jumlah yang berasal dari makanan.
Melalui darah ke otot
Setelah diserap kembali di usus, cesium-137 kira-kira merata di jaringan tubuh.
Studi terbaru pada babi menunjukkan bahwa nuklida ini mencapai konsentrasi tertinggi di jaringan otot.
Saat mempelajari rusa, ditemukan bahwa cesium-137 setelah satu suntikan didistribusikan sebagai berikut:
- Otot - 100%.
- Ginjal – 79%.
- Hati - 67%.
- Cahaya – 55%.
- Hati- 48%.
Waktu paruh adalah 5 hingga 14 hari dan sebagian besar diekskresikan dalam urin.
Apa yang terjadi pada tubuh manusia
Cara utama masuknya cesium ke dalam tubuh adalah melalui saluran pencernaan dan saluran pernapasan. Dengan kontak eksternal cesium-137 pada kulit utuh, 0,007% menembus ke dalam. Saat tertelan, 80% terakumulasi di otot rangka.
Unsur ini dikeluarkan melalui ginjal dan usus. Dalam sebulan, hingga 80% cesium dihilangkan. Menurut International Commission on Radiological Protection, waktu paruh radionuklida adalah tujuh puluh hari, tetapi kecepatannya tergantung pada kondisi tubuh, usia, nutrisi, dan faktor lainnya.
Kerusakan radiasi, mirip dengan gejala penyakit radiasi, berkembang saat menerima dosis lebih dari 2 Gy. Tapi sudah pada unit MBq, tanda-tanda cedera radiasi ringan diamati berupa diare, pendarahan internal, dan kelemahan.
Cara melindungi diri dari infeksi
Untuk menentukan jumlah cesium-137 dalam tubuh manusia, radiometer beta-gamma atau human radiation meter (HCR) mengukur radiasi gamma dari tubuh atau dari sekresi.
Saat menganalisis puncak spektrum yang sesuai dengan radionuklida tertentu, aktivitasnya dalam tubuh ditentukan.
Pencegahan infeksi dengan senyawa cair atau padat cesium-137 adalah dengan melakukan manipulasi secara eksklusif dalam kotak tertutup. Sarana digunakan untuk mencegah elemen masuk ke dalamperlindungan pribadi.
Perlu diingat bahwa waktu paruh sesium-137 adalah 30 tahun. Jadi, pada tahun 1987 di Brasil (kota Goiania) terjadi pencurian bagian dari unit radioterapi. Dalam 2 minggu, sekitar 250 orang terinfeksi, empat di antaranya meninggal dalam sebulan.
Toleransi dan perawatan darurat
Penerimaan yang diperbolehkan dari elemen ini adalah 7,4 x 102 Bq pada siang hari dan 13,3 x 104 Bq per tahun. Kandungan di udara tidak boleh melebihi 18 x 10-3 Bq per 1 meter kubik, dan di dalam air - 5,5 x 102 Bq per liter.
Jika norma yang ditentukan terlampaui, perlu untuk menerapkan langkah-langkah untuk mempercepat penghapusan elemen dari tubuh. Pertama-tama, tindakan harus diambil untuk mendekontaminasi permukaan (wajah dan tangan) dengan sabun dan air. Jika zat masuk melalui saluran pernapasan, bilas nasofaring dengan saline.
Penggunaan sorben dan diuretik dengan kandungan air akan mempercepat penghilangan unsur tersebut.
Dalam kasus yang parah, hemodialisis dilakukan dan terapi khusus ditentukan.
Tapi ada manfaatnya
Dalam penelitian kimia, deteksi cacat sinar gamma, dalam teknologi radiasi dan dalam berbagai eksperimen radiobiologi, para ilmuwan telah menemukan kegunaan elemen buatan manusia ini dengan sifat radiasi.
Cesium-137 digunakan dalam terapi kontak dan radiasi, dalam sterilisasi instrumen medis, produk makanan.
Elemen ini telah menemukan penerapannya dalam pembuatansumber daya radioisotop dan dalam pengukur level padatan, yang digunakan dalam wadah tertutup yang tidak tembus cahaya.
